Herausgeber: Ulink Media
In der zweiten Jahreshälfte 2021 nutzte das britische Raumfahrt-Startup SpaceLacuna erstmals ein Radioteleskop in Dwingeloo (Niederlande), um LoRa-Signale vom Mond zurückzusenden. Dies war ein beeindruckendes Experiment hinsichtlich der Qualität der Datenerfassung, da eine der Nachrichten sogar einen vollständigen LoRaWAN®-Frame enthielt.
Lacuna Speed nutzt mehrere Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn, um Informationen von Sensoren zu empfangen, die in die LoRa-Ausrüstung von Semtech und bodengestützte Funktechnologie integriert sind. Alle 100 Minuten überfliegt ein Satellit die Pole in 500 Kilometern Höhe. Durch die Erdrotation decken die Satelliten die Erde ab. Die Satelliten verwenden LoRaWAN, was die Batterieleistung reduziert. Nachrichten werden kurzzeitig gespeichert, bevor sie ein Netzwerk von Bodenstationen durchlaufen. Anschließend werden die Daten an eine Anwendung in einem terrestrischen Netzwerk weitergeleitet oder können über eine Webanwendung abgerufen werden.
Diesmal dauerte das von lacuna Speed gesendete LoRa-Signal 2,44 Sekunden und wurde vom selben Chip empfangen, mit einer Ausbreitungsdistanz von etwa 730.360 Kilometern, was möglicherweise die bisher größte Distanz für die Übertragung einer LoRa-Nachricht darstellt.
Im Bereich der Satelliten-Boden-Kommunikation mittels LoRa-Technologie wurde auf der TTN-Konferenz (The Things Network) im Februar 2018 ein Meilenstein erreicht. Dieser bewies die Einsatzmöglichkeiten von LoRa im satellitengestützten Internet der Dinge. Während einer Live-Demonstration empfing der Empfänger LoRa-Signale von einem Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn.
Die Nutzung bestehender energiesparender IoT-Technologien mit großer Reichweite wie LoRa oder NB-IoT zur direkten Kommunikation zwischen IoT-Geräten und Satelliten im globalen Orbit kann heute als Teil des Marktes für energiesparende WANs betrachtet werden. Diese Technologien stellen eine interessante Anwendung dar, solange ihr kommerzieller Nutzen nicht allgemein anerkannt ist.
Semtech hat LR-FHSS auf den Markt gebracht, um die Marktlücke im Bereich IoT-Konnektivität zu schließen.
Semtech arbeitet seit einigen Jahren an LR-FHSS und hat Ende 2021 offiziell die Integration von LR-FHSS in die LoRa-Plattform angekündigt.
LR-FHSS steht für LongRange Frequency Hopping SpreadSpectrum. Wie LoRa ist es eine Modulationstechnologie der physikalischen Schicht mit weitgehend identischen Leistungsmerkmalen wie LoRa, beispielsweise hinsichtlich Empfindlichkeit und Bandbreitenunterstützung.
LR-FHSS ist theoretisch in der Lage, Millionen von Endknoten zu unterstützen, was die Netzwerkkapazität deutlich erhöht und das Problem der Kanalüberlastung löst, das das Wachstum von LoRaWAN bisher eingeschränkt hat. Darüber hinaus bietet LR-FHSS eine hohe Störfestigkeit, verringert Paketkollisionen durch verbesserte Spektraleffizienz und ermöglicht Frequenzsprungverfahren im Uplink.
Durch die Integration von LR-FHSS eignet sich LoRa besser für Anwendungen mit hoher Endgerätedichte und großen Datenpaketen. Daher bietet das LoRa-Satellitenprogramm mit integrierten LR-FHSS-Funktionen mehrere Vorteile:
1. Es kann auf die zehnfache Endgerätekapazität des LoRa-Netzwerks zugreifen.
2. Die Übertragungsdistanz ist größer, bis zu 600-1600 km;
3. Stärkere Störungsunterdrückung;
4. Es wurden niedrigere Kosten erzielt, einschließlich der Management- und Bereitstellungskosten (es muss keine zusätzliche Hardware entwickelt werden und es stehen eigene Satellitenkommunikationsfähigkeiten zur Verfügung).
Die LoRaSX1261- und SX1262-Transceiver sowie die LoRaEdge™-Plattformen von Semtech und das Gateway-Referenzdesign V2.1 werden bereits von lr-fhss unterstützt. Daher kann in der Praxis durch ein Software-Upgrade und den Austausch von LoRa-Endgeräten und Gateways zunächst die Netzwerkkapazität und die Störfestigkeit verbessert werden. In LoRaWAN-Netzwerken, in denen ein Gateway der Version 2.1 im Einsatz ist, können Betreiber die neue Funktion durch ein einfaches Firmware-Upgrade des Gateways aktivieren.
Integriertes LR – FHSS
LoRa erweitert kontinuierlich sein App-Portfolio
BergInsight, ein Marktforschungsinstitut für das Internet der Dinge (IoT), veröffentlichte einen Forschungsbericht zum Thema Satelliten-IoT. Die Daten zeigen, dass die Zahl der weltweiten Satelliten-IoT-Nutzer trotz der negativen Auswirkungen von COVID-19 im Jahr 2020 auf 3,4 Millionen anstieg. Es wird erwartet, dass die Zahl der weltweiten Satelliten-IoT-Nutzer in den nächsten Jahren mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 35,8 % zunimmt und im Jahr 2025 15,7 Millionen erreichen wird.
Derzeit haben nur 10 % der Regionen der Welt Zugang zu Satellitenkommunikationsdiensten, was ein breites Marktpotenzial für die Entwicklung des Satelliten-IoT sowie Möglichkeiten für energiearmes Satelliten-IoT bietet.
LR-FHSS wird die weltweite Verbreitung von LoRa vorantreiben. Die Integration von LR-FHSS in die LoRa-Plattform ermöglicht nicht nur eine kostengünstigere und flächendeckende Konnektivität in entlegenen Gebieten, sondern ist auch ein wichtiger Schritt hin zum großflächigen Einsatz von IoT in dicht besiedelten Gebieten. Dies wird die globale Verbreitung von LoRa weiter fördern und innovative Anwendungen ermöglichen.
-
Unterstützung von Satelliten-IoT-Diensten
LR-FHSS ermöglicht Satellitenverbindungen zu weitläufigen, entlegenen Gebieten der Erde und unterstützt so die Positionsbestimmung und Datenübertragung in Regionen ohne Netzabdeckung. Zu den Anwendungsfällen von LoRa gehören die Wildtierverfolgung, die Ortung von Containern auf Schiffen, die Lokalisierung von Weidevieh, intelligente Landwirtschaftslösungen zur Steigerung der Ernteerträge sowie die Verfolgung globaler Logistikgüter zur Verbesserung der Lieferketteneffizienz.
-
Unterstützung für häufigeren Datenaustausch
In bisherigen LoRa-Anwendungen wie Logistik und Anlagenverfolgung, intelligenten Gebäuden und Parks, Smart Homes und Smart Communities steigt die Anzahl der LoRa-modulierten Semaphoren in der Luft aufgrund längerer Signale und häufigerer Signalübertragungen deutlich an. Das daraus resultierende Problem der Kanalüberlastung bei der LoRaWAN-Entwicklung lässt sich durch die Aufrüstung von LoRa-Endgeräten und den Austausch von Gateways beheben.
-
Verbesserung der Tiefenabdeckung in Innenräumen
Neben der Erweiterung der Netzwerkkapazität ermöglicht LR-FHSS die Anbindung tieferliegender Endknoten in Innenräumen innerhalb derselben Netzwerkinfrastruktur und erhöht so die Skalierbarkeit großer IoT-Projekte. LoRa ist beispielsweise die bevorzugte Technologie auf dem globalen Markt für intelligente Zähler, und eine verbesserte Abdeckung in Innenräumen wird ihre Position weiter stärken.
Immer mehr Akteure im Bereich des energiesparenden Satelliten-Internets der Dinge
Überseeische LoRa-Satellitenprojekte entstehen weiterhin
McKinsey prognostiziert, dass der Markt für weltraumgestütztes IoT bis 2025 ein Volumen von 560 bis 850 Milliarden US-Dollar erreichen könnte. Dies dürfte der Hauptgrund für das große Interesse vieler Unternehmen an diesem Markt sein. Aktuell haben bereits Dutzende Hersteller Pläne für satellitengestützte IoT-Netzwerke vorgestellt.
Aus Sicht des Überseemarktes stellt das Satelliten-IoT einen wichtigen Innovationsbereich im IoT-Markt dar. LoRa, als Teil des energieeffizienten Satelliten-Internets der Dinge, hat bereits eine Reihe von Anwendungen auf Überseemärkten gefunden:
2019 starteten Space Lacuna und Miromico kommerzielle Tests des LoRa-Satelliten-IoT-Projekts, das im Folgejahr erfolgreich in der Landwirtschaft, der Umweltüberwachung und der Anlagenverfolgung eingesetzt wurde. Durch die Nutzung von LoRaWAN können batteriebetriebene IoT-Geräte ihre Lebensdauer verlängern und Betriebs- und Wartungskosten einsparen.
IRNAS hat sich mit Space Lacuna zusammengetan, um neue Einsatzmöglichkeiten für die LoRaWAN-Technologie zu erforschen, darunter die Verfolgung von Wildtieren in der Antarktis und Bojen, die das LoRaWAN-Netzwerk nutzen, um dichte Sensornetzwerke in der Meeresumwelt zur Unterstützung von Verankerungsanwendungen und Flößen einzusetzen.
Swarm (ein Unternehmen, das von SpaceX übernommen wurde) hat die LoRa-Geräte von Semtech in seine Konnektivitätslösungen integriert, um die bidirektionale Kommunikation zwischen Satelliten in der niedrigen Erdumlaufbahn zu ermöglichen. Dies eröffnete Swarm neue Anwendungsszenarien im Bereich des Internets der Dinge (IoT), beispielsweise in der Logistik, der Landwirtschaft, bei vernetzten Fahrzeugen und im Energiesektor.
Inmarsat hat sich mit Actility zusammengetan, um das Inmarsat LoRaWAN-Netzwerk zu bilden, eine Plattform, die auf dem Inmarsat ELERA-Backbone-Netzwerk basiert und eine Vielzahl von Lösungen für IoT-Kunden in Sektoren wie Landwirtschaft, Energie, Öl und Gas, Bergbau und Logistik bieten wird.
Am Ende
Auf dem internationalen Markt gibt es nicht nur zahlreiche ausgereifte Anwendungen des Projekts. Omnispace, EchoStarMobile, Lunark und viele andere versuchen, das LoRaWAN-Netzwerk zu nutzen, um IoT-Dienste kostengünstiger, mit höherer Kapazität und größerer Reichweite anzubieten.
Obwohl die LoRa-Technologie auch dazu genutzt werden kann, Lücken in ländlichen Gebieten und Ozeanen zu schließen, die keine herkömmliche Internetabdeckung haben, ist sie eine hervorragende Möglichkeit, das „Internet von allem“ anzugehen.
Aus Sicht des heimischen Marktes steckt die Entwicklung von LoRa in diesem Bereich jedoch noch in den Kinderschuhen. Im Vergleich zum Ausland ergeben sich größere Herausforderungen: Auf der Nachfrageseite ist die Inmarsat-Netzabdeckung bereits sehr gut, und Daten können in beide Richtungen übertragen werden, was die Marktstärke beeinträchtigt. Anwendungstechnisch ist China noch relativ begrenzt und konzentriert sich hauptsächlich auf Containerprojekte. Aus diesen Gründen ist es für inländische Satellitenunternehmen schwierig, die Anwendung von LR-FHSS voranzutreiben. Kapitaltechnisch gesehen sind Projekte dieser Art aufgrund großer Unsicherheiten, der Projektgröße und der langen Projektlaufzeiten stark vom Kapitaleinsatz abhängig.
Veröffentlichungsdatum: 18. April 2022